冷能新纪元——液冷设备驱动算力基础设施的热管理革命 头豹词条报告系列

摘要 　　液冷设备行业以液态介质传热，为高功耗电子设备提供热管理方案。其特征包括多学科交叉、高技术壁垒，深度嵌入国家战略，处于快速成长阶段，渗透率提升快，且受“高环境标准”和“高安全约束”。2021-2023年，行业市场规模年复合增长率86.87%，预计2024-2028年将达122.59%。增长原因包括算力密度攀升与能耗红线倒逼散热变革、技术标准确立与供应链国产化推动商用，未来“东数西算”等战略、多技术路线迭代与跨行业协同将进一步拓展市场。 　　行业定义 　　液冷设备是以液体（如水、冷却液、氟化液等）为主要传热介质，通过液体流动将设备运行产生的热量高效带走、实现散热降温的一类散热装置与系统的总称，区别于传统以空气为介质的风冷散热。随着人工智能、高性能计算、5G通信、云计算数据中心、边缘计算以及新能源汽车等高功耗、高密度电子设备与应用场景的迅猛发展，传统风冷散热方式在效率、噪音、空间占用、能耗以及应对局部高热流密度方面日益显现其局限性，成为制约设备性能提升、稳定性与可持续发展的关键瓶颈。 　　在此背景下，液冷技术应运而生，通过利用液体远高于空气的比热容和导热系数，能够更高效、更均匀、更安静地从发热源带走热量。液冷设备行业的核心作用在于为各类高热密度场景提供先进、高效、节能的综合热管理解决方案，旨在显著提升设备运行稳定性与性能，延长使用寿命，降低运营成本，并推动电子设备向更小尺寸、更高集成度与更可持续的方向发展。 　　行业分类 　　根据冷却液与发热器件的接触方式及散热原理，液冷技术可分为非接触式液冷与接触式液冷两类。非接触式液冷以冷板式液冷为主，接触式液冷则包含浸没式液冷和喷淋式液冷。 　　2.1非接触式液冷 　　非接触式液冷是指发热器件与冷却液之间没有直接接触的换热过程，以冷板式液冷技术为主。 　　2.1.1冷板式液冷 　　冷板式液冷是通过将发热器件（如CPU、GPU、DIMM等）与由高导热金属（通常为铜或铝）制成的封闭腔体液冷板紧密贴合，使冷却液（例如去离子水）在液冷板内部微通道中流动，从而吸收并带走发热器件产生的热量。其主要优势体现在以下方面：1）可靠性较高：由于冷却液不直接接触电子元件，有效降低了因液体泄漏引发短路的风险，同时减少了设备腐蚀和污染的可能性；2）部署灵活：该技术可适配现有服务器架构，无需对机房进行大规模改造，便于算力中心机房的升级与改造。 　　2.2接触式液冷 　　接触式液冷是指发热器件与冷却液直接接触的换热过程，包括浸没式液冷和喷淋式液冷。 　　2.2.1浸没式液冷 　　浸没式液冷是指将发热器件完全浸没于冷却液中，通过冷却液的温升或相变过程吸收并转移热量。根据冷却液在热交换过程中是否发生气态转化，可将其划分为单相浸没式液冷与两相浸没式液冷。其中，两相浸没式液冷因涉及相变过程，其系统控制复杂度较高，且对冷却液的消耗量相对较大。